淺談基坑降水在南陽市中心醫院四標段的綜合利用

吳偉東,王照虎,范振雷,王國梁

（1.中國建筑第七工程局有限公司,河南 鄭州 450000；2.鄭州市工程質量監督站,河南 鄭州 450000）

引言

在建筑工程施工過程中,深基坑降水為將地下水將至施工面以下0.5 m～1 m 左右的位置,以避免基坑邊坡坍塌,基坑冒水涌砂等現場,實現工程在保證質量和安全的前提下能夠正常有序的進行施工。深基坑降水經相關檢測機構檢測合格后可用于整個項目的臨時用水,施工現場消防、汽車清洗、建筑結構施工過程中的水泥養護、砂漿拌和水、裝飾裝修等施工用水,不僅節約了水資源,同時降低了施工成本[1-2]。

1 工程概況

南陽市中心醫院新區醫院建設項目共分為四個標段,本項目承建其第四標段,本項目主要承建8#主樓及相關地下室,地上五層,地下二層,基坑深度為10.8 m ～13.8 m,基底標絕對高為115.2 m ～118.2 m,建筑高度為23.2 m,整個項目共設置84 口降水井,其中本標段內降水井為15 口,潛水泵揚程為100 m,本項目8#主樓屋面與降水井的最大垂直距離為34.7 m,水頭壓差在降水井排水泵排水能力范圍內。

2 勘察報告

根據勘察報告,本工程地下水位高度為117.8 m,地下水在地面以下8.7 m～9.8 mm,為第四系松散巖類孔隙潛水,主要含水巖性分為兩類,分別為層泥質粗砂和層含卵礫粗砂及下部砂性土體,滲透系數在35 m/天～40.0 m/天,本工程正負零絕對高程為129 m,筏板墊層絕對標高為115.2 m,基礎施工時基坑降水4 m 左右。工程地質剖面圖,見圖1。

圖1 工程地質剖面

3 降水管井布置

見圖2。

圖2 降水管井布置圖

4 具體應用

4.1 水質檢測

項目進場施工前按照相關規范對基坑降水的水質進行檢測,根據檢測結果,確定基坑降水在本項目收集利用的用途,如現場的生產、生活、消防、噴淋降塵、車輛沖洗、場區綠化、廁所沖洗、建筑施工（包括結構施工中的混凝土養護、混凝土試塊養護、砌筑抹灰、裝飾裝修施工）等用水等[3-4]。

4.2 計算單井滲水量

根據工程地質剖面圖可知3 類土絕對標高為115.5 m ～-119.3 m,四類土絕對標高為99.4 m～115.5 m,根據設計施工圖紙,本項目基礎地底絕對標高為118.2 m,降水井井深24 m,降水范圍有3.7 m 三類土和20.3 m 四類土組成,基坑管井降水示意圖,見圖3。

圖3 基坑降水示意圖

總降水量計算如下表所示：

計算公式：總降水量 Q=1.366k（2H-Sd）×Sd/log［2×（b1+b2）/πr0×cos（π（b1-b2）/2（b1+b2））］名稱 取值 名稱 取值H 24 Sd 5.5 b1 150 b2 120

通過計算得出基坑總降水量為27 286.367 m3/d

根據設計施工圖紙,現場共設置有84 口降水井,假設每口井的降水能力相同,則每口井的降水能力為q=Q/84=324.84 m3/d=3.76 L/s。

4.3 計算施工現場用水量

根據臨水施工方案,施工現場消防、車輛沖洗、結構施工中的混凝土養護、砂漿攪拌用水、裝飾裝修施工用水量為10 L/s[5]。

4.3.1 施工高峰澆筑養護用水量計算（L/s）

施工高峰澆筑養護用水量計算公式如下表所示：

通過上述公示計算得出施工高峰澆筑養護用水量為4.80 L/S。

4.3.2 砌磚用水量

砌磚用水量計算公式如下表所示：

K1 取值為1.05；Q1 取值為18 000 m3；N1 取值為200 L/m3；T1 取值為180,K2 取值為1.5

通過上述公示計算得出砌磚用水量為4.80 L/S

4.3.3 抹灰用水量

采用如下公示進行計算

K1 取值為1.05；Q1 取值為18 000 m3；N1 取值為30 L/m3；T1 取值為130,K2 取值為1.5

通過上述公示計算得出抹灰用水量水量為0.11 L/S

4.3.4 工程施工作業總用水量

工程施工作業總用水量Q=施工高峰澆筑養護用水量+砌磚用水量+抹灰用水量+抹灰用水量=4.80+0.54+0.11=5.45 L/S

4.3.5 消防水量

考慮同一時間內火災發生次數為1 次,消火栓用水量設計為10 L/S。

計算公式：施工高峰澆筑養護用水量q1=K1×（∑Q1*N1*K2）/T1×t×8×3 600名稱 取值 名稱 取值 N1 150 K1 24 Q1 5.5 / /T1 120 K2 1.5 / /

計算公式：砌磚用水量 q2=［K1*∑（Q1*N1）/（T1*B）］*K2/（8*3 600）名稱 取值 名稱 取值 N1 150 K1 24 Q1 5.5 / /T1 120 K2 1.5 / /

4.3.6 工程現場施工用水量確定

根據計算結構,工程施工作業總用水量Q1=5.45 L/s,消防用手量Q2=10l/s,Q1＜Q2,故取施工現場用水量為10 L/s,約為單井滲水量的三倍。

4.3.7 臨時給水及消防水管管徑確定

根據下述計算方法確定管徑大小

給水主干管管徑D=100 mm

4.4 基坑降水綜合利用策劃

根據計算結果施工現場用水量約為單井滲水量的三倍,故需要三口降水井來滿足施工現場用水。

根據本項目進場策劃與臨水施工方案,本工程結構沿東西方向接近對稱結構,故劃分為兩個施工段（施工段劃分具體如圖4 所示）,室外消防干管上每隔50 m～120 m 安裝一組DN65 的消火栓,每組消火栓內均配備一支水槍、兩條水龍帶（25 m/條）。消火栓箱靠近北側圍擋安裝,用磚砌支墩支撐,消防箱處設紅色警示燈,3 m 以內不得堆放雜物。從消防環狀管網引直徑DN100 的管道作為各個樓號消防用水主立管,沿結構外墻（陽臺處）向樓上敷設,立管管材材質為焊接鋼管,焊接連接。管道除銹后刷底漆（防銹漆）兩道、面漆（大紅漆）兩道。立管根部用鑄鋼蝶閥控制,并設DN20 銅閘閥作為泄水閥,便于管道安裝與檢修。每根消防用水主立管每層作業面預留DN65 消火栓甩口,靠近消火栓處設置消防箱,消防箱內配25 m 長水帶兩卷,配19 mm 直徑水槍一支。

圖4 施工現場施工段劃分圖

考慮到現場實際情況,一次性布設臨水設施,且滿足施工用水需要,故優先考慮距離兩個施工段最近的降水井,降水井的選擇如圖5 所示。

圖5 降水井利用點位圖

本工程在進行基坑降水綜合利用時,在結構主體內消防用水主立管底部與潛水泵相連,給水管整體成“U”型,在給水管達到施工樓層或者屋面層后開始向下布設,直至室外市政管井,樓層施工用水接駁口設置在給水管的上水管一側,如此,各樓層停止用水時降水管井的水頭壓差為室外市政管井標高H9- 潛水泵標高H0,這樣可以降低降水井內潛水泵的工作負荷,同時降低電能的損耗。節約施工成本。

根據設計施工圖紙,基坑降水待主體施工完成后方可停止降水,故基坑降水不能滿足項目施工全生命周期,本工程在市政給水管和降水井給水主管預留接駁口,等降水井停止使用后,將降水井的給水主管與市政給水主管相連接,以保證后續工程能夠正常運行,見圖6。

圖6 基坑降水循環利用原示意圖

4.5 基坑降水回收利用動態調整

隨著現場施工樓層逐漸升高,施工至8#樓四層時由于各個樓層均處用水階段,水頭損失較大,導致水壓不足,此時在降水井處增加滿足現場施工需求的變頻增壓泵,以滿足現場施工需要。

5 結論

利用了基坑降水收集系統在本工程項目中的綜合利用,施工現場消防、汽車清洗、建筑結構施工過程中的水泥養護、砂漿拌和水、裝飾裝修等施工水都來源于基坑降水收集系統,不但節省了市政用水量,也節省了水資源,還節省了建筑成本,同時符合綠化建筑的特點,具有良好的社會效益和經濟效益。